简介
脉冲宽度调制（PWM）是一种常用的方式，用于在单片机开发中产生模拟信号。通过调整脉冲的高电平时间，可以模拟出不同的电压或电流值。在某些应用中，需要同时控制多个通道的PWM输出，以实现更复杂的功能。
本文将简要介绍单片机中PWM的基本原理，然后重点讨论PWM的扩展技术及多通道输出实现。
PWM基本原理
PWM是通过周期性地改变脉冲的高电平时间来模拟模拟信号的一种技术。在单片机开发中，通常使用定时器/计数器模块来实现PWM功能。具体步骤如下：
- 配置定时器/计数器的计数模式和时钟源。
- 设置定时器/计数器的周期值，用于定义PWM信号的周期。
- 设置定时器/计数器的占空比，用于定义PWM信号的高电平时间。
- 启动定时器/计数器。
根据定时器/计数器的不同工作模式（如常用的CTC、Fast PWM和Phase Correct PWM等），可以产生不同类型的PWM波形。
PWM的扩展技术
在某些应用中，需要同时控制多个通道的PWM输出。然而，一般的单片机只提供有限数量的PWM通道。为了扩展PWM通道数目，可以采用以下几种技术。
1. 多路选择器（MUX）
使用多路选择器（MUX）可以通过切换输入信号源，将一个PWM通道扩展为多个可选的输出通道。通过在定时器/计数器输出引脚和多个MUX引脚之间切换，可以在不同时间将PWM信号输出到不同引脚上。
2. 软件实现多通道PWM
在一些高级单片机中，可以使用软件来实现多通道PWM。通过依次改变引脚的输出状态，可以在不同引脚上实现多个PWM信号的输出。这种方法通常需要较快的处理速度和定时器中断处理的支持。
3. 外部PWM扩展芯片
为了扩展PWM通道数目，可以使用外部的PWM扩展芯片。这些芯片通常通过I2C或SPI接口与单片机进行通信，并提供额外的PWM输出通道。通过适当配置和控制这些芯片，可以实现多通道PWM输出。
多通道输出实现示例
下面以一个外部PWM扩展芯片的例子来演示多通道PWM输出的实现。
硬件连接
使用I2C接口的外部PWM扩展芯片，需要将其中的SDA、SCL引脚连接到单片机的相应引脚。具体的连接方式请参考外部PWM扩展芯片的数据手册。
软件实现
以下是使用外部PWM扩展芯片实现多通道PWM输出的示例代码（假设使用I2C接口和C语言）。
#include <Wire.h>
#define PWM_CHIP_ADDR 0x20 // PWM扩展芯片的I2C地址
void setup()
{
Wire.begin(); // 初始化I2C总线
}
void loop()
{
// 设置PWM输出通道0
setPWMOutput(0, 100); // 通道0的占空比为100
delay(1000);
// 设置PWM输出通道1
setPWMOutput(1, 50); // 通道1的占空比为50
delay(1000);
}
void setPWMOutput(uint8_t channel, uint8_t dutyCycle)
{
Wire.beginTransmission(PWM_CHIP_ADDR);
Wire.write(channel);
Wire.write(dutyCycle);
Wire.endTransmission();
}
通过调用setPWMOutput函数，可以设置外部PWM扩展芯片的相应通道的占空比。通过在loop函数中不断更改通道和占空比，可以实现多通道PWM输出。
总结
本文介绍了单片机开发中PWM的基本原理，并详细讨论了PWM的扩展技术及多通道输出实现。通过使用多路选择器、软件实现多通道PWM或外部PWM扩展芯片，可以在单片机中实现更多的PWM输出通道，满足不同应用的需求。
以上是对单片机开发中PWM扩展技术及多通道输出实现的简要介绍，希望能对相关开发者有所帮助。如有任何疑问或建议，请随时留言讨论。
本文来自极简博客，作者：独步天下，转载请注明原文链接：单片机开发中的PWM扩展技术
